JPH0821564B2

JPH0821564B2 - 洗浄装置

Info

Publication number: JPH0821564B2
Application number: JP63174030A
Authority: JP
Inventors: 泰和向川; 昿嗣原田; 純市米田; 雅司大森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0223620A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、半導体装置等の被洗浄物を洗浄液を用い
て洗浄する洗浄装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より被洗浄物を洗浄する方法は世の中に数多く存
在する。例えば、薬品を用いる方法、洗浄ガスを用いる
方法あるいは光を用いる方法などが挙げられるが、この
他に純水でリンスする洗浄方法も広く一般に使用されて
いる。この洗浄方法は純水を被洗浄物に接触させて、被
洗浄物表面を清浄にする方法であり、半導体産業でも半
導体基板やウエハ等を洗浄する際によく用いられてい
る。

第４図はそのような従来の洗浄方法を説明する図であ
る。同図に示すように、洗浄槽１には純水を供給するた
めの供給ライン２が接続されており、半導体基板やウエ
ハ等の被洗浄物３を薬品で洗浄処理した後に洗浄槽１内
に配置し、純水４を洗浄槽１内に供給ライン２より供給
することにより、上記薬品を純水４で洗い流すようにし
て被洗浄物３のリンス洗浄を行なう。この場合、純水４
の供給は、洗浄槽１よりオーバフローされるように連続
的に供給されることが多く、また洗浄効果を高めるため
に、純水４を温水にして用いたり、超音波発振器等によ
り超音波振動を加えたり、界面活性剤を混入したり、あ
るいはこれらを併用することもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、被洗浄物３が半導体基板やウエハ等のよう
な場合には、その表面に形成される凹凸部のサイズ、例
えばパターン形成によって生じる細溝のサイズが、微細
なものでは溝幅寸法が１μｍ以下で、深さ寸法が数μｍ
程度になっている。この細溝内部を十分に洗浄すること
は非常に重要であるものの、従来の洗浄方法では純水４
が細溝内部まで十分に行き渡らず細溝内の汚れを除去で
きないという問題があった。更に、近年半導体基板にし
ばしば形成されるトレンチ溝等の微細溝は、上記細溝よ
り溝幅寸法が小さく、しかも深さ寸法が深くなってお
り、そのような微細溝内部を十分に洗浄することはより
一層困難であるという問題があった。

この発明は、上記従来技術の問題を解消し、半導体基
板またはウエハ等の被洗浄物の微細な溝内部まで十分に
洗浄できる洗浄装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明による
洗浄装置は、加圧容器と、前記加圧容器内に設けられる
洗浄液収容器と、前記洗浄液収容器内に洗浄液を供給す
る洗浄液供給手段と、前記加圧容器内を加圧する加圧手
段と、前記洗浄液容器内に供給された洗浄液を加熱する
加熱手段と、前記加圧容器内を減圧する減圧手段と、前
記加圧手段により前記洗浄液を大気圧より高い所定圧力
まで加圧し、前記加熱手段により前記所定圧力における
沸点より低く、かつ大気圧における沸点より高い温度の
状態になるように前記洗浄液を加熱し、その後前記高い
温度の状態を保ったまま前記減圧手段により前記洗浄液
を大気圧まで一気に減圧するように、前記加圧手段、前
記加熱手段および前記減圧手段の駆動を制御して、前記
洗浄液を突沸させる制御手段とを備えている。

〔作用〕

請求項１記載の発明による洗浄装置においては、洗浄
液を加圧・加熱した後、その温度を維持したままその温
度での洗浄液の沸点以上になる圧力まで減圧させること
により、洗浄液が突沸される。

〔実施例〕

請求項１記載の発明に関連する洗浄装置に用いられる
洗浄方法は、洗浄液の突沸現象、すなわち洗浄液が沸点
以上になって突発的に沸騰を起こす現象を利用してい
る。

例えば、半導体基板やウエハ等の被洗浄物を純水等の
洗浄液に浸漬した後、その純水に熱を加えて突沸させ
る。この突沸現象によりトレンチ溝等の微細な溝内部に
も純水が行き渡り、微細溝内部の洗浄が可能となる。

なお、洗浄液が純水だけに限定されるものでないこと
は言うまでもない。

A.実験例次に、上記洗浄方法を適用した実験例について説明す
る。

第１図はその実験例を説明する図である。同図に示す
ように、この実験例では、洗浄槽11の両側に超音波発振
器12,12を配置するとともに、底部に加熱器13を配置し
ている。また、洗浄液として純水14を用い、被洗浄物と
して、毛細管、すなわち数mm以下程度の口径を有するガ
ラス管15,16を用いた、ガラス管15は両端がともに開放
されており、ガラス管16は一端が開放されて他端が閉成
されている。更に、ガラス管15,16の管内には微粉な粉
末17を入れ、粉末17の除去状態が目視で判別できるよう
にトレーサー物質としてインク18を入れる。

この条件の下で、以下に示すような従来の洗浄方法
（ａ），（ｂ），（ｃ）と、この発明に関連する洗浄方
法（ｄ）を実施して、それらの洗浄結果を相互に比較し
た。

浸漬洗浄（ａ）…常温状態の純水14にガラス管15,16を
浸漬する。

加熱洗浄（ｂ）…常温状態の純水14にガラス管15,16を
浸漬し、さらに超音波発振器12,12を用いて超音波振動
を与える。

加温洗浄（ｃ）……純水14にガラス管15,16を浸漬し、
突沸しない程度に純水14を加熱器により加熱する。

突沸洗浄（ｄ）……純水14にガラス管15,16を浸漬し、
突沸するように純水14を加熱する。

実験結果を表１に示す。

表１に示されるように、浸漬洗浄（ａ）では、ガラス
管15,16に洗浄効果は認められなかった。加振洗浄
（ｂ）および加温洗浄（ｃ）ではガラス管15にそれぞれ
洗浄効果が認められたものの、ガラス管16にはそれぞれ
洗浄効果が認められなかった。また、突沸洗浄（ｄ）で
はガラス管15,16ともにそれぞれ洗浄効果が認められ
た。

以上より、純水14を突沸させることにより、ガラス管
15,16の微細な管内の洗浄が可能なことが確認された。

B.実施例次に、この発明の一実施例を、第２図に示される洗浄
装置31を用いて説明する。この洗浄装置31は、液体の沸
点が周囲圧力によって変化するという原理を利用してい
る。

同図に示すように、加圧容器32には開閉自在に蓋32a
が設けられるとともに、内部に洗浄液収容器を構成する
洗浄槽33が設けられる。洗浄槽33の両側方にはそれぞれ
加熱手段を構成する誘電加熱部34,34が配置され、この
誘電加熱部34,34から数十GHzのマイクロ波を発振して洗
浄槽33内に供給される純水35を加熱するように構成され
る。また、給水バルブ36を有する給水管37は加圧容器32
の底部を貫通して洗浄槽33の株に連結される。一方、洗
浄槽33の上部外周には水受部38が設けられ、その水受部
38の底部に連結された第１排水管39が加圧容器32の底部
を貫通して器外に導かれるとともに、洗浄槽33の底部に
連結された第２排水管40が加圧容器32の底部に貫通され
さらに第２排水バルブ42を介して第１排水管39の第１排
水バルブ41の下流側に連結される。そして、給水管37を
介して洗浄槽33内に純水35を供給するとともに、洗浄槽
33の上端よりオーバーフローする純水35を第１排水管39
を介して器外に排水する。

また、加圧容器32の蓋32aには、減圧用配管43が連結
されており、この減圧用配管43が減圧バルブ44を介して
大気に開放される。更に蓋32aに連結されるガス供給管4
5は、ガス供給バルブ46を介して図示しないガス供給ボ
ンベに接続される。

洗浄槽33内には水温検知手段47が設けられるととも
に、加圧容器32内には図示しない圧力検知手段が設けら
れており、水温検知手段47および上記圧力検知手段が水
温表示部48および圧力表示部49にそれぞれ接続されると
ともに、制御手段50にもそれぞれ接続される。さらに、
バルブ36,41,42,44,46および誘電加熱部34がそれぞれ制
御手段50に接続されており、オペレータによる洗浄開始
指令に応答して制御手段50が作動し、後述する洗浄制御
動作が行なわれる。

この制御装置において、ウエハ等の被洗浄物51を洗浄
するには、まず蓋32aを開成して洗浄槽33内に被洗浄物5
1を入れた後、蓋32aを閉成して加圧容器32内を密閉す
る。その後操作パネル等を用いて洗浄開始指令を与え
る。これにより、初期状態、すなわちすべてのバルブ3
6,41,42,44,46が閉状態に設定される。つづいて、第３
図のフローチャートに示すように、まず給水バルブ36お
よび第１排水バルブ41が開成されて、純水35が洗浄槽33
内に供給されるとともに、洗浄槽33の上端よりオーバー
フローした純水35が第１排水管39より排水される（ステ
ップS1）。このようにして一定時間純水35を流し流路お
よび容器系統をブロー洗浄した後、給水バルブ36および
排水バルブが閉成される。つづいて、ステップS2に示す
ように、ガス供給バルブ46が開成され、ガスボンベ（図
示省略）より加圧容器32内にガスが供給されて加圧され
る。加圧容器32内が所定圧力まで加圧されると、ガス供
給バルブ46が閉成される。次に、ステップS3に示すよう
に、誘電加熱部34により数十GHzのマイクロ波を与えて
純水35を所定温度まで加熱する。この場合の所定温度
は、上記所定圧力による加圧状態での沸点より低く、か
つ１気圧での純水35の沸点（100℃）より高い温度に保
ち、突沸が生じないようにしておく。次に、ステップS4
で減圧バルブ44が開成され、加圧容器32内が大気圧（約
１気圧）まで減圧される。この減圧により純水35は急速
に沸点を越え、純水35の内部で突沸現象が発生する。こ
の突沸現象により、上記実験例でも説明したように、ト
レンチ溝等の微細な溝の内部にまで純水35が行き渡り、
充分な洗浄効果が得られる。この後、ステップS5に示す
ように、第１および第２排水バルブ41,42が開成されて
純水35が排水され、一連のシーケンスが完了して洗浄処
理が完了する。その後は被洗浄物51を乾燥させる。

なお、被洗浄物51の汚れ状態がひどい場合には、上記
シーケンスを繰り返せばよい。また、純水バルブ36およ
び第１排水バルブ41を開状態で洗浄すれば、流水ブロー
しながらの洗浄も可能である。

この洗浄装置によれば、加圧・加熱状態にある純水35
を急激に大気圧まで減圧させて突沸を起こさせるように
構成しているため微細溝の洗浄が可能であり、しかも減
圧時期を適当に変化させることにより突沸時期を調整し
て突沸現象を制御することができる。また、加熱手段と
してマイクロ波使用による誘電加熱部34を用いているた
め、誘電加熱部34を洗浄槽33から離隔配置でき、装置設
計の自由度にも優れている。

なお、上記第２の実施例においては、加熱手段として
誘電加熱部34を用いているが、加熱手段は誘電加熱部34
だけに限られることなく、例えば加熱ヒータ等を用いて
もよい。また、加圧容器32内に供給されるガスの種類は
特に限定されることはなく、使用される洗浄液への溶解
度，反応性などを考慮して選択すればよい。さらに上記
装置に加えて超音波発振器等を併用するようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように、請求項１記載の発明による洗浄装置に
よれば、加圧・加熱状態にある洗浄液を減圧させて突沸
させるように構成しているため、突沸現象を利用した被
洗浄物の洗浄を行なえるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の洗浄方法を適用した実験例を説明す
る図、第２図はこの発明の一実施例である洗浄装置を示
す断面図、第３図はその装置の動作を説明するフローチ
ャート、第４図は従来の洗浄装置を示す断面図である。図において、11,33は洗浄槽、14,35は純水、15,16はガ
ラス管、31は洗浄装置、32は加圧容器、34は誘電加熱
部、50は制御手段、51は被洗浄物である。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

フロントページの続き (72)発明者大森雅司兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地三菱電機株式会社北伊丹製作所内 (56)参考文献特開昭62−294475（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−68067（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−192638（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧容器と、前記加圧容器内に設けられる洗浄液収容器と、前記洗浄液収容器内に洗浄液を供給する洗浄液供給手段
と、前記加圧容器内を加圧する加圧手段と、前記洗浄液収容器内に供給された洗浄液を加熱する加熱
手段と、前記加圧容器内を減圧する減圧手段と、前記加圧手段により前記洗浄液を大気圧より高い所定圧
力まで加圧し、前記加熱手段により前記所定圧力におけ
る沸点より低く、かつ大気圧における沸点より高い温度
の状態になるように前記洗浄液を加熱し、その後前記高
い温度の状態を保ったまま前記減圧手段により前記洗浄
液を大気圧まで一気に減圧するように、前記加圧手段、
前記加熱手段および前記減圧手段の駆動を制御して、前
記洗浄液を突沸させる制御手段とを備えた洗浄装置。